(57)【要約】【課題】集束イオンビーム装置による加工の際、マニピュレータとして微小ピンセットとその回転機構とを用いることで、傾斜機構を必要とせずに試料の向きを変えて試料ホルダへ固定可能な集束イオンビーム装置を提供する。【解決手段】試料２０を固定するための固定面６２ｓを有する試料ホルダ６２と、試料ホルダが設置されている試料台６１と、集束イオンビームを試料に照射する集束イオンビーム照射機構１２０と、試料を挟持し、その軸方向Ｌが試料台の表面と所定の角度θをなす微小ピンセット５０と、微小ピンセットを開閉させる開閉機構５３と、微小ピンセットを軸方向の周りに回転させる回転機構５４と、微小ピンセットの位置を移動させる移動機構５５とを備えた集束イオンビーム装置１００である。【選択図】図６
2010190808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を固定するための固定面を有する試料ホルダと、
前記試料ホルダが設置されている試料台と、
集束イオンビームを前記試料に照射する集束イオンビーム照射機構と、
前記試料を挟持し、その軸方向が前記試料台の表面と所定の角度をなす微小ピンセットと、
前記微小ピンセットを開閉させる開閉機構と、
前記微小ピンセットを前記軸方向の周りに回転させる回転機構と、
前記微小ピンセットの位置を移動させる移動機構と
を備えた集束イオンビーム装置。
【請求項２】
前記試料を挟持した前記微小ピンセットを所定の角度で回転させたとき、前記試料の１つの面が前記固定面と平行になるよう、前記固定面が前記試料台の表面に対して傾いている請求項１記載の集束イオンビーム装置。
【請求項３】
前記試料を挟持した前記微小ピンセットを所定の角度で回転させ、該微小ピンセットを移動して前記固定面に前記試料を当接させた後、前記試料の１つの面が前記固定面と平行に向くよう前記微小ピンセットを移動する制御部を備えた請求項１記載の集束イオンビーム装置。
【請求項４】
集束イオンビームを用いて試料を加工する方法であって、
その軸方向が前記試料台の表面と所定の角度をなす微小ピンセットにより、前記試料を挟持する挟持工程と、
前記試料を挟持した前記微小ピンセットを前記軸方向の周りに所定の角度で回転させる回転工程と、
前記試料を固定するための固定面を有する試料ホルダに、前記回転された前記微小ピンセットを接近させて前記試料を前記固定面に固定する固定工程とを有し、
前記回転工程で前記微小ピンセットを回転させたとき、前記試料の１つの面が前記固定面と平行になるよう、前記固定面が前記試料台の表面に対して傾いている、集束イオンビーム装置を用いた試料の加工方法。
【請求項５】
集束イオンビームを用いて試料を加工する方法であって、
その軸方向が前記試料台の表面と所定の角度をなす微小ピンセットにより、前記試料を挟持する挟持工程と、
前記試料を挟持した前記微小ピンセットを前記軸方向の周りに所定の角度で回転させる回転工程と、
前記試料を固定するための固定面を有する試料ホルダに、前記回転された前記微小ピンセットを接近させて前記試料を前記固定面に当接させる当接工程と、
前記試料が前記固定面に当接した後、前記試料の１つの面が前記固定面と平行に向くよう前記微小ピンセットを移動する移動工程と
を有する、集束イオンビーム装置を用いた試料の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集束イオンビームで試料を加工する集束イオンビーム装置、及びそれを用いた試料の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、集束イオンビーム装置は、例えば半導体デバイスをエッチング加工して観察用の断面を得たり、試料を薄片にして透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）用試料片を作製するために用いられてきた。このＴＥＭ用試料は、原試料の両側面をイオンビームエッチング加工で取り除き、観察対象となる断面が露出した薄片として作製される。そして、この薄片を、たとえば探針（ニードル）を装着したマニピュレータでＴＥＭ観察用の試料ホルダに移し、ＴＥＭ観察を行う。この場合、ニードルを薄片に近づけてイオンビームデポジションで両者を固定し、ニードルを走査して薄片を試料ホルダに接近させる。そして、イオンビームデポジションで薄片を試料ホルダに固定する。
通常これらの操作は、集束イオンビーム装置の視野内で行われるため、マニピュレータの動作の自由度は少ない。そのため、原試料から取り出された薄片は、取り出された時と同じ姿勢（向き）のまま試料ホルダに固定される。例えば、半導体デバイスは配線層が上で基板が下に位置するため、半導体デバイスの薄片は、配線層が上の状態で試料台に固定される。
【０００３】
ところが、半導体デバイスの薄片試料にさらに最終加工を行う場合、配線部分、層間絶縁膜および基板などの材料に応じてイオンビームによるエッチングの効率が異なるため、試料上部の構造によって下部のエッチングが影響を受けることがある。たとえば、MOSトランジスタのゲート酸化膜付近の観察やビアの底部観察などにおいて、このような上部構造の影響が問題となる。
【０００４】
このようなことから、探針を中心軸の周りに回転させる回転機構と、この探針を中心軸として上下方向に傾斜させる傾斜機構とを集束イオンビーム装置に設ける技術が開示されている（特許文献１）。
この技術によれば、薄片試料に探針を固定して原試料から取り出した後、探針を中心軸の周りに回転させて試料の上下の向きを反対にする。但し、探針が試料ホルダの上面と角度を持って取り付けられているため、探針を回転させた際、試料の上面と試料ホルダの上面部が平行にならない。そこで、傾斜機構により探針を傾斜させ、試料の上面と試料ホルダの上面部を平行にしてから試料を試料ホルダへ移動し、試料を固定する。このようにして、半導体デバイスの下部を上向きにし、例えばアルゴンイオンビームを照射して試料ダメージ層を除去する等の最終加工を行うことができる。
【０００５】
【特許文献１】特開2007-108105号公報（図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した回転機構および傾斜機構を有する探針を用いる方法では、探針の取付角度に応じて、数十度程度の傾斜角が必要になり、ストロークの大きな傾斜機構が要求されるが、集束イオンビーム装置内の試料近傍の狭い空間に傾斜機構を設けることは難しく、コストアップにも繋がる。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、マニピュレータとして微小ピンセットとその回転機構とを用いることで、傾斜機構を必要とせずに試料の向きを変えて試料ホルダへ固定することができる集束イオンビーム装置、それを用いた試料の加工方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の集束イオンビーム装置は、試料を固定するための固定面を有する試料ホルダと、前記試料ホルダが設置されている試料台と、集束イオンビームを前記試料に照射する集束イオンビーム照射機構と、前記試料を挟持し、その軸方向が前記試料台の表面と所定の角度をなす微小ピンセットと、前記微小ピンセットを開閉させる開閉機構と、前記微小ピンセットを前記軸方向の周りに回転させる回転機構と、前記微小ピンセットの位置を移動させる移動機構とを備えている。
【０００８】
このような構成とすると、微小ピンセットを用いて試料を保持するため、探針を用いた場合のように試料を保持するためにデポジションする必要がなく、作業負担が軽減する。
又、試料台の表面に対して傾いている固定面を用いた場合、微小ピンセットを軸方向の周りに回転させるだけで、試料の向きが変わるとともに試料の１つの面が固定面と平行になる。そのため、微小ピンセットの傾斜機構を必要とせずに試料の向きを変えて試料ホルダの固定面にそのまま固定することができる。
【０００９】
前記試料を挟持した前記微小ピンセットを所定の角度で回転させたとき、前記試料の１つの面が前記固定面と平行になるよう、前記固定面が前記試料台の表面に対して傾いていてもよい。
このような構成とすると、微小ピンセットを軸方向の周りに回転させるだけで、試料の１つの面が固定面と平行になり、試料をそのまま固定面に固定することができる。
【００１０】
前記試料を挟持した前記微小ピンセットを所定の角度で回転させ、該微小ピンセットを移動して前記固定面に前記試料を当接させた後、前記試料の１つの面が前記固定面と平行に向くよう前記微小ピンセットを移動する制御部を備えてもよい。
このような構成とすると、固定面に試料を当接させた後、微小ピンセットを所定の方向に移動すると固定面上で試料に力が働いて試料の向きが変わり、試料の１つの面が固定面と平行になるので、試料の向きを変えつつ試料をそのまま固定面に固定することができる。
【００１１】
本発明の集束イオンビーム装置を用いた試料の加工方法は、その軸方向が前記試料台の表面と所定の角度をなす微小ピンセットにより、前記試料を挟持する挟持工程と、前記試料を挟持した前記微小ピンセットを前記軸方向の周りに所定の角度で回転させる回転工程と、前記試料を固定するための固定面を有する試料ホルダに、前記回転された前記微小ピンセットを接近させて前記試料を前記固定面に固定する固定工程とを有し、前記回転工程で前記微小ピンセットを回転させたとき、前記試料の１つの面が前記固定面と平行になるよう、前記固定面が前記試料台の表面に対して傾いている。
【００１２】
又、本発明の集束イオンビーム装置を用いた試料の加工方法は、その軸方向が前記試料台の表面と所定の角度をなす微小ピンセットにより、前記試料を挟持する挟持工程と、前記試料を挟持した前記微小ピンセットを前記軸方向の周りに所定の角度で回転させる回転工程と、前記試料を固定するための固定面を有する試料ホルダに、前記回転された前記微小ピンセットを接近させて前記試料を前記固定面に当接させる当接工程と、前記試料が前記固定面に当接した後、前記試料の１つの面が前記固定面と平行に向くよう前記微小ピンセットを移動する移動工程とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、集束イオンビーム装置による加工の際、マニピュレータとして微小ピンセットとその回転機構とを用いることで、傾斜機構を必要とせずに試料の向きを変えて試料ホルダへ固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態に係る集束イオンビーム装置１００の全体構成を示すブロック図である。図１において、集束イオンビーム装置１００は、真空室１０と、イオンビーム照射系（特許請求の範囲の「集束イオンビーム照射機構」）１２０と、電子ビーム照射系３０と、アルゴンイオンビーム照射系４０と、微小ピンセット５０と、試料ステージ６０と、二次荷電粒子検出器７０と、ガス銃８０と、制御部９０とを備えている。真空室１０の内部は所定の真空度まで減圧され、集束イオンビーム装置１００の各構成部分の一部又は全部が真空室１０内に配置されている。
【００１５】
又、試料ステージ６０は、円盤状の試料台６１を移動可能に支持し、試料台６１上には半導体ウェハ等の原試料２が載置されている。そして、試料ステージ６０は、試料台６１を５軸で変位させることができる移動機構を有している。この移動機構は、試料台６１を水平面に平行で且つ互いに直交するＸ軸及びＹ軸と、Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸とに沿ってそれぞれ移動させるＸＹＺ移動機構６０ｂと、試料台６１をＺ軸回りに回転させるローテーション機構６０ｃと、試料台６１をＸ軸（又はＹ軸）回りに回転させるチルト機構６０ａとを備えている。試料ステージ６０は、試料台６１を５軸に変位させることで、原試料をイオンビーム１２０Ａの照射位置に移動させる。
ここで、原試料２にイオンビーム１２０Ａを照射してエッチングし、例えば透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）用試料片を作製する。その後、微小ピンセット５０で試料片を挟持し、ＴＥＭ観察用の試料ホルダ６２に移し、ＴＥＭ観察を行う。この試料ホルダ６２は、試料台６１の周縁に沿って配置されている。なお、原試料２から取り出され、微小ピンセット５０によって挟持された試料片が特許請求の範囲の「試料」に相当する。
【００１６】
微小ピンセット５０は先端で二股に分岐すると共に、後端部がピンセットホルダ５２に支持されている。又、微小ピンセット５０は、その軸方向が試料台６１の表面と所定の角度θをなしてピンセットホルダ５２に取り付けられている。これは、微小ピンセット５０が試料台６１の表面に斜めに取り付けられていないと、試料台６１上の原試料２からエッチングされた試料片を微小ピンセット５０で挟持することが難しいからである。但し、微小ピンセット５０の軸方向が試料台６１の表面と直角であると、後述する微小ピンセット５０の回転によって試料片の上下の向きが反対にならないため、０°＜θ＜９０°とする。
ピンセットホルダ５２の後端は開閉機構５３に接続され、開閉機構５３により、微小ピンセット５０先端部を開閉し、試料片を挟持したり離すことができる。微小ピンセット５０は、例えばＭＥＭＳ等の半導体シリコンプロセス技術によって作製することができ、近接する２本の針状体を開閉機構５３（静電アクチュエータ等）を用いて開閉することで、ピンセットとして機能することができる。静電アクチュエータに電圧が印加されると２本の針状体の間隔が開き、電圧が解除されると弾性力で針状体の間隔が戻るようにすることができる。
【００１７】
開閉機構５３の後端は回転機構５４に支持されている。回転機構５４は例えばステッピングモータからなり、開閉機構５３及びピンセットホルダ５２に取り付けられた微小ピンセット５０を軸方向（Ｚ軸）の周りに回転させる。回転機構５４の後端は移動機構５５に接続されている。移動機構５５は、ピンセットホルダ５２を水平面に平行で且つ互いに直交するＸ軸及びＹ軸と、これらＸ軸及びＹ軸に対して直交するＺ軸とに沿ってそれぞれ移動させる。移動機構５５は、例えばピエゾアクチュエータ等からなる。
なお、本発明においては、移動機構５５がさらにピンセットホルダ５２をＸ軸（又はＹ軸）回りに回転させるチルト機構（傾斜機構）を備えている必要がない。これは後述するように、本発明においては、回転機構５４によってピンセットホルダ５２（微小ピンセット５０）を軸方向の周りに回転させるだけで、試料の向きを変えて試料台へ固定することができるからである。従って、微小ピンセット５０の取付角度に応じて、数十度程度の傾斜角を有するストロークの大きな傾斜機構が不要となり、集束イオンビーム装置内の狭い空間に傾斜機構を設けなくてよく、又、傾斜機構を省略してコストダウンを図ることができる。
又、微小ピンセット５０を用いて試料を保持するため、探針を用いた場合のように試料をデポジションする必要がなく、作業負担が軽減する。
【００１８】
制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵと、データやプログラムなどを格納する記憶部（ＲＡＭおよびＲＯＭ）９３と、外部機器との間で信号の入出力を行う入力ポートおよび出力ポートとを備えるコンピュータで構成することができる。制御部９０は、記憶部９３に格納されたプログラムに基づいてＣＰＵが各種演算処理を実行し、集束イオンビーム装置１００の各構成部分を制御する。そして、制御部９０は、イオンビーム（以下、適宜、集束イオンビームを「イオンビーム」と略記する）照射系２０、電子ビーム照射系３０、アルゴンイオンビーム照射系４０、微小ピンセット５０、二次荷電粒子検出器７０、及び試料ステージ６０の制御配線等と電気的に接続されている。
又、制御部９０は、二次荷電粒子検出器７０で検出された二次荷電粒子を輝度信号に変換して試料表面を表す画像データを生成し、この画像データを基に試料画像を生成する。試料画像は、制御部９０に接続された表示装置９１に出力される。
【００１９】
また制御部９０は、ソフトウェアの指令やオペレータの入力に基づいて試料ステージ６０を駆動し、原試料の位置や姿勢を調整して原試料表面へのイオンビーム１２０Ａの照射位置や照射角度を調整できるようになっている。また制御部９０は、回転機構５４、移動機構５５及び開閉機構５３を駆動し、微小ピンセット５０の位置や姿勢を調整して微小ピンセット５０により試料片の把持を行えるようになっている。
なお、制御部９０には、オペレータの入力指示を取得するキーボード等の入力手段９２が接続されている。
【００２０】
イオンビーム照射系１２０は、イオンを発生させるイオン源１２１と、イオン源１２１から流出したイオンを集束イオンビームに成形するとともに走査させるイオン光学系１２２とを備えている。イオンビーム鏡筒２３を備えたイオンビーム照射系１２０から、真空室１０内の試料ステージ６０上の原試料２に荷電粒子ビームであるイオンビーム１２０Ａが照射される。このとき、原試料２からは二次イオンや二次電子等の二次荷電粒子が発生する。この二次荷電粒子を、二次荷電粒子検出器７０で検出して原試料２の像が取得される。また、イオンビーム照射系１２０は、イオンビーム１２０Ａの照射量を増すことで、照射範囲の原試料をエッチング加工することも可能である。
イオン光学系１２２は、例えば、イオンビーム１２０Ａを集束するコンデンサーレンズと、イオンビーム１２０Ａを絞り込む絞りと、イオンビーム１２０Ａの光軸を調整するアライナと、イオンビーム１２０Ａを試料に対して集束する対物レンズと、試料上でイオンビーム１２０Ａを走査する偏向器とを備えて構成される。
【００２１】
電子ビーム照射系３０は、電子を放出する電子源３１と、電子源３１から放出された電子をビーム状に成形するとともに走査する電子光学系３２とを備えている。電子ビーム照射系３０から射出される電子ビーム３０Ａを原試料に照射することによって、原試料からは二次電子が発生するが、この発生した二次電子を、二次荷電粒子検出器７０で検出して原試料や試料片の像を取得することができる。ここで、電子ビーム鏡筒３３から射出される電子ビーム３０Ａは、イオンビーム１２０Ａと同一位置の原試料上に照射する。
以上のように、本発明においては、試料表面を表す試料画像を取得するため、イオンビーム１２０Ａの照射による二次荷電粒子（二次イオンや二次電子）を用いてもよく、電子ビーム３０Ａの照射による二次荷電粒子（二次電子）を用いてもよい。なお、本発明においては、電子ビーム照射系３０を備えていない荷電粒子ビーム装置を用いてもかまわない。
【００２２】
アルゴンイオンビーム照射系４０は、アルゴンイオン源４１と、アルゴンイオン光学系４２と、アルゴンイオンビーム鏡筒４３とを備え、さらに、アルゴンイオンビームの照射位置を制御するビーム位置制御手段４４を備えている。アルゴンイオンビーム照射系４０からは、原試料２をクリーニングするためのアルゴンイオンビームが照射される。
二次荷電粒子検出器７０は、原試料２へイオンビーム１２０Ａ又は電子ビーム３０Ａが照射された際に、原試料から発生する二次荷電粒子（二次電子や二次イオン）を検出する。
【００２３】
ガス銃８０は、原試料へエッチングガス等の所定のガスを放出する。ガス銃８０からエッチングガスを供給しながら原試料２にイオンビーム１２０Ａを照射することで、イオンビーム１２０Ａによる試料のエッチング速度を高めることができる。又、ガス銃８０から化合物ガスを供給しながら原試料にイオンビーム１２０Ａを照射することで、イオンビーム１２０Ａの照射領域近傍に局所的なガス成分の析出（デポジション）を行うことができる。
【００２４】
図２は、試料台６１近傍の集束イオンビーム装置内の構造を示す拡大図である。試料台６１の中央に原試料２が載置され、イオンビーム１２０ＡによりエッチングされてＴＥＭ用試料片２０が作製される。その後、微小ピンセット５０で試料片２０を挟持し、移動機構５５により試料ホルダ６２に接近させ、さらに回転機構５４により後述する回転を行った後、試料ホルダ６２に試料片２０を固定する。試料ホルダ６２への試料片２０の固定は、例えばイオンビームデポジションで行うことができる。
【００２５】
図３は、試料ホルダ６２の構成の一例を示す図である。試料ホルダ６２は、細長い四角柱状の筐体６２ａと、筐体６２ａの上面に長手方向に沿って４個配置されたホルダ部６２ｂとからなる。ホルダ部６２ｂは、モリブデン等からなる略半円盤状のメッシュ部６２ｘと、メッシュ部６２ｘの平坦部の表面に接続されたシリコン等からなる試料取り付け部６２ｙとからなる。試料取り付け部６２ｙは、上方に突出する複数本（４〜５本）のバーを備え、各バーは、ホルダ部６２ｂの平面方向に沿って並んでいる。そして、試料片を各バーの先端に固定するようになっている。メッシュ部６２ｘの半円部分は筐体６２ａに埋設され、平坦部が筐体６２ａの上面に平行になっている。
試料ホルダ６２において、筐体６２ａの上面に隣接する側面が試料台６１の側壁に接続され、筐体６２ａの上面が試料台６１と平行になっている。このため、試料片を固定する試料取り付け部６２ｙの各バーの先端を通る平面（特許請求の範囲の「固定面」に相当）６２ｓも、試料台６１と平行になっている。なお、各ホルダ部６２ｂの平面方向は試料台６１の径方向に向いている。又、以下の実施形態において、試料取り付け部６２ｙ等の側面に試料片を取り付けてもよい。
このように、固定面６２ｓが試料台６１と平行な試料ホルダ６２は、後述する本発明の第３の実施形態の試料の加工方法に好適に用いられる。
【００２６】
図４は、試料ホルダ６２を試料台６１に対して傾けて取り付けた例を示す図である。試料ホルダ６２の筐体６２ａの側面と、試料台６１の側壁との間には、断面が楔形のスペーサ２００が介装されている。そして、筐体６２ａの上面が試料台６１の中心に向かって下がるように傾斜している。このため、固定面６２ｓは、試料台６１の表面に対し、試料台６１の中心に向かって下がるように傾く。
このように、固定面６２ｓを試料台６１に対して傾けた試料ホルダ６２は、本発明の第１の実施形態の試料の加工方法に用いることができる。本発明の第１の実施形態の試料の加工方法は、試料片２０を挟持した微小ピンセット５０を回転させたとき、試料片２０の１つの面が固定面６２ｓと平行になることを特徴としている。
【００２７】
図５は、本発明の第１の実施形態の試料の加工方法において、微小ピンセット５０により試料片２０を挟持する挟持工程（図５（ａ））と、試料片２０を挟持した微小ピンセット５０を所定の角度（１８０°）で回転させる回転工程（図５（ｂ））とを示す。
微小ピンセット５０の軸方向Ｌは、試料台６１の表面と所定の角度（θ）をなしている。又、矩形状の試料片２０は試料台６１の表面から垂直に立ち上がり、試料片２０の上辺２０ａ（及び下辺２０ｂ）がＬとθの角度をなすようになっている。従って、挟持工程で試料片２０を挟持した際、試料片２０の上面（及び下面）がＬとθの角度をなしている。
一方、回転工程で微小ピンセット５０を１８０°回転させると、試料片２０の上下の向きが反対となり、下辺２０ｂが上側に位置する。又、余角の関係から、上辺２０ａが試料台６１の表面と２θの角度をなし、試料片２０の側辺２０ｃ（上辺２０ａに隣接する辺）が試料台６１の表面と（９０−２θ）の角度をなす。
【００２８】
図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。図６を参照し、試料片２０を挟持した微小ピンセット５０を回転させ、試料片を試料ホルダ６２の固定面６２ｓに固定する固定工程を説明する。
試料片２０を微小ピンセット５０で挟持した時点で、試料片２０の下辺２０ｂが下側を向き、側辺２０ｃが先端側に位置する。微小ピンセット５０を軸方向Ｌ周りに１８０°回転させると、試料片２０の側辺２０ｃが試料台６１の表面と（９０−２θ）の角度をなして下側を向く。
ここで、試料ホルダ６２の筐体６２ａの上面が試料台６１の表面に対して（９０−２θ）傾いていることで、固定面６２ｓも試料台６１の表面に対して（９０−２θ）傾く。このため、試料片２０の側辺２０ｃ（特許請求の範囲の「試料の１つの面」に相当、ここで正確には、側辺２０ｃの端面が「１つの面」に対応する）が固定面６２ｓと平行になり、試料片２０をそのまま固定面６２ｓに固定することができる。
つまり、微小ピンセット５０を回転させるだけでよく、微小ピンセット５０の取り付け角度を傾斜（チルト）させなくとも、試料の向きを変えて試料台へ固定することができる。
【００２９】
図７は、本発明の第１の実施形態の試料の加工方法に用いる試料ホルダ６３を、試料台６１に対して傾けて取り付けた別の例を示す図である。試料ホルダ６３の筐体６３ａの側面と、試料台６１の側壁との間には、図４と同一で断面が楔形のスペーサ２００が介装されている。そして、筐体６３ａの上面が試料台６１の中心に向かって下がるように傾斜している。ただし、試料ホルダ６３の場合、筐体６３ａの外側面にホルダ部６３ｂが埋設されている点が試料ホルダ６２と異なる。
又、試料ホルダ６３の場合、試料取り付け部６３ｙの各バーの側部が試料片２０を固定する固定面６３ｓになっている。このため、固定面６３ｓは、試料台６１の中心に向かって下がるように傾く。
【００３０】
図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。図８を参照し、試料片２０を挟持した微小ピンセット５０を回転させ、試料片を試料ホルダ６３の固定面６３ｓに固定する固定工程を説明する。
図６と同様、試料片２０を微小ピンセット５０で挟持した時点で、試料片２０の下辺２０ｂが下側を向き、側辺２０ｃが先端側に位置する。微小ピンセット５０を軸方向Ｌ周りに１８０°回転させると、試料片２０の側辺２０ｃが試料台６１の表面と（９０−２θ）の角度をなして下側を向く。
ここで、試料ホルダ６３の筐体６３ａの上面が試料台６１の表面に対して（９０−２θ）傾いているため、固定面６３ｓも試料台６１の表面に対して（９０−２θ）傾く。このため、試料片２０の側辺２０ｃが固定面６３ｓと平行になり、試料片２０をそのまま固定面６３ｓに固定することができる。つまり、微小ピンセット５０を回転させるだけでよく、微小ピンセット５０の取り付け角度を傾斜しなくとも、試料の向きを変えて試料台へ固定することができる。
なお、試料ホルダ６３の場合、試料取り付け部６３ｙの各バーの側部に試料片２０を固定するため、試料ホルダ６３を水平に戻して試料片２０を観察した場合、試料ホルダ６２と異なる方向から試料片２０を観察することができる。
【００３１】
図９は、本発明の第２の実施形態の試料の加工方法において、微小ピンセット５０により試料片２１を挟持する挟持工程（図９（ａ））と、試料片２１を挟持した微小ピンセット５０を所定の角度（１８０°）で回転させる回転工程（図９（ｂ））とを示す。
但し、第２の実施形態の場合、試料片２１の上辺２０ａから下辺２０ｂへ向かって切込み２１ｄが形成され、切込み２１ｄと試料片２１の側片との間を微小ピンセット５０で挟持するようになっている。
微小ピンセット５０の軸方向Ｌは、試料台６１の表面と所定の角度（θ）をなしている。又、矩形状の試料片２１の表面が軸方向Ｌとθの角度をなすようになっている。
一方、回転工程で微小ピンセット５０を１８０°回転させると、試料片２１の上下の向きが反対となり、下辺２１ｂが上側に位置する。又、余角の関係から、試料片２１の表面が試料台６１の表面と（９０−２θ）の角度をなす。
【００３２】
図１０は、本発明の第２の実施形態の試料の加工方法に用いる試料ホルダ６４を、試料台６１に対して傾けて取り付けた例を示す図である。なお、試料ホルダ６４は、図７のホルダ部６３ｂの代わりにホルダ部６４ｂを用い、ホルダ部６４ｂの平面方向が筐体６４ａの外側面に直交しつつ筐体６４ａの長手方向に沿い、かつ各試料取り付け部６４ｙの各バーの並ぶ方向も筐体６４ａの外側面に直交するよう、ホルダ部６４ｂを設置したこと以外は試料ホルダ６３と同様であるので、同一部分についての説明を省略する。
又、試料ホルダ６４の場合、試料取り付け部６４ｙの各バーの側部が試料片２１を固定する固定面６４ｓになっている。このため、固定面６４ｓは、試料台６１の中心に向かって上がるように傾く。
【００３３】
図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。図１１を参照し、試料片２１を挟持した微小ピンセット５０を回転させ、試料片を試料ホルダ６４の固定面６４ｓに固定する固定工程を説明する。
試料片２１を微小ピンセット５０で挟持した時点で、試料片２１の上辺２１ａが上側を向く。微小ピンセット５０を軸方向Ｌ周りに１８０°回転させると、試料片２１の上辺２１ａが下側を向き、試料片２１の表面が試料台６１の表面と（９０−２θ）の角度をなす。又、上辺２１ａの端面は、試料台６１の表面と２θの角度をなす（上辺２１ａの端面が試料片２１の表面と直角のため）。
一方、試料ホルダ６４の筐体６４ａの上面が試料台６１の表面に対して（９０−２θ）傾いており、固定面６４ｓが筐体６４ａの上面と垂直であるから、固定面６４ｓは試料台６１の表面に対して２θ傾く。このため、試料片２１の上辺２１ａ（の端面）が固定面６４ｓと平行になり、試料片２１の上辺２１ａをそのまま固定面６４ｓに固定することができる。つまり、微小ピンセット５０を回転させるだけでよく、微小ピンセット５０の取り付け角度を傾斜しなくとも、試料の向きを変えて試料台へ固定することができる。
【００３４】
図１２は、試料片２１の固定面６４ｓへの固定状態を示す。微小ピンセット５０を回転させ、試料片２１の上辺２１ａを固定面６４ｓへ固定する。これにより、試料片２１の上辺２１ａが試料取り付け部６４ｙの各バーの側部に取り付けられる。
【００３５】
図１３は、本発明の第２の実施形態の試料の加工方法に用いる試料ホルダ６５を、試料台６１に対して傾けて取り付けた別の例を示す図である。なお、試料ホルダ６５は、図７のホルダ部６３ｂを筐体６５ａの面上で９０°回転させてホルダ部６５ｂとしたこと以外は試料ホルダ６３と同様であるので、同一部分についての説明を省略する。
又、試料ホルダ６５の場合、試料取り付け部６５ｙの各バーの側部であって試料ホルダ６５の平面と直交する面が試料片２１を固定する固定面６５ｓになっている。このため、固定面６５ｓは、試料台６１の表面と垂直になっている。又、各バーの側部は試料台６１の中心に向かって下がるように傾く。
【００３６】
図１４は、図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う断面図である。図１４を参照し、試料片２１を挟持した微小ピンセット５０を回転させ、試料片２１を固定面６５ｓに固定する固定工程を説明する。
試料片２１を微小ピンセット５０で挟持した時点で、試料片２１の下辺２１ｂが下側を向く。微小ピンセット５０を軸方向Ｌ周りに１８０°回転させると、試料片２１の下辺２１ｂが上側を向くとともに、試料片２１の表面が試料台６１の表面と（９０−２θ）の角度をなす。
なお、図１４の例では、固定面６５ｓが試料台６１の表面と垂直になっているため、微小ピンセット５０を回転させなくとも、試料片２１の側辺２１ｃ（の端面）が固定面６５ｓと平行になっている。但し、微小ピンセット５０を回転させると、固定面６５ｓとなる試料取り付け部６５ｙの各バーの延びる方向が側辺２１ｃの延びる方向と平行になる（具体的には、各バーの延びる方向が試料台６１の表面に対して（９０−２θ）の角度となる）ので、試料片２１をそのまま固定面６５ｓに固定することができる。
【００３７】
図１５は、試料片２１の固定面６５ｓへの固定状態を示す。微小ピンセット５０を回転させ、試料片２１の側辺２１ｃを固定面６５ｓへ固定する。これにより、試料片２１の側辺２１ｃが試料取り付け部６４ｙの各バーの側部に沿って取り付けられる。
【００３８】
図１６は、本発明の第３の実施形態の試料の加工方法を示す工程図である。まず、微小ピンセット５０により試料片２０を挟持するが、この挟持工程は図５（ａ）とまったく同様であるので図示を省略する。次に、試料片２０を挟持した微小ピンセット５０を所定の角度（１８０°）で回転させ、試料の上下の向きを反対にするが、この回転工程も図５（ｂ）とまったく同様であるので図示を省略する。なお、第３の実施形態の試料の加工方法においては、図３に示したように固定面６２ｓが試料台６１と平行になっているもの（通常の試料ホルダ）を用いる。
次に、微小ピンセット５０を回転した状態で微小ピンセット５０を試料ホルダ６２に接近させ、試料片２０を試料ホルダ６２の固定面６２に当接させる（当接工程；図１６（ｃ））。
【００３９】
このとき、もともと微小ピンセット５０の軸方向Ｌが試料台６１とθの角度をなしているため（図５（ａ）参照）、試料片２０の側辺２０ｃ（の端面）は固定面６２ｓと平行でなく、側辺２０ｃの角部Ｐのみが固定面６２ｓに引っ掛かる（当接する）。
そこで、微小ピンセット５０を前方Ｆ１に移動させると、角部Ｐを支点として側辺２０ｃが前方に倒れ、側辺２０ｃ（の端面）が固定面６２ｓと平行に向くようになり、側辺２０ｃを固定面６２ｓに取り付けることができる（移動工程；図１６（ｄ））。従って、微小ピンセット５０を回転させるだけでよく、微小ピンセット５０の取り付け角度を傾斜しなくとも、試料の向きを変えて試料台へ固定することができる。
なお、角部Ｐを支点として側辺２０ｃを動き易くするため、図１６（ｃ）で試料片２０の角部Ｐを固定面６２に当接させた後、微小ピンセット５０の挟持力を弱めながら移動させてもよい。
【００４０】
図１７は、本発明の第３の実施形態の試料の加工方法を示す別の工程図である。なお、図１７（ｃ）の当接工程に先立つ、挟持工程及び回転工程は図５（ａ）、（ｂ）とまったく同様であるので図示及び説明を省略する。
図１７の例では、図１７（ｃ）の当接工程で側辺２０ｃの角部Ｐを固定面６２ｓに引っ掛けた後（当接させた後）、微小ピンセット５０を後方Ｆ２に移動し、角部Ｐを支点として上辺２０ａを後方に倒れさせる点が、図１６の例と異なっている。
このようにすると、上辺２０ａ（の端面）が固定面６２ｓと平行に向くようになり、上辺２０ａを固定面６２ｓに取り付けることができる（移動工程；図１７（ｄ））。従って、微小ピンセット５０を回転させるだけでよく、微小ピンセット５０の取り付け角度を傾斜しなくとも、試料の向きを変えて試料台へ固定することができる。
【００４１】
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、試料ホルダを試料台に対して傾け、試料ホルダに設けられた固定面を試料台の表面に対して傾けたが、試料ホルダ内で固定面を斜めに取り付け、試料ホルダ自身を試料台に平行に取り付けてもよい。但し、通常の試料ホルダは、固定面が試料ホルダの筐体に対して平行（又は直角）であるため、通常の試料ホルダと試料台の間にスペーサを介装して角度を調整する方が、汎用の試料ホルダを利用できるので好ましい。
又、上記実施形態では、試料ホルダとして、細いバーが並んだメッシュを用いたが、これに限定されず、例えば従来から常用される半月型のメッシュ（平坦部に試料を固定するもの）を用いることもできる。又、試料としては、上記したＴＥＭ用の試料片に限定されない。
【００４２】
さらに、上記第３の実施形態の試料の加工方法では、オペレータが手動により作業を行う例を記載したが、制御部９０により、第３の実施形態の試料の加工方法をコンピュータ上で行わせることもできる。
この場合、制御部９０は、まず試料片２０の位置を（画像処理等により）取得し、その位置に微小ピンセット５０を移動させた後、微小ピンセット５０を開く制御を行う。次に、制御部９０は微小ピンセット５０を閉じて試料片２０を挟持する（挟持工程）。制御部９０は、試料片２０を挟持したと判断すると、回転機構により微小ピンセット５０を回転させる（回転工程）。制御部９０は、試料ホルダ６２の固定面６２ｓの座標をあらかじめ取得しておき、微小ピンセット５０を移動させ、挟持された試料片２０を上記座標へ移動させる。これにより、試料片２０を固定面６２ｓに当接させる（当接工程）。
試料片２０を固定面６２ｓに当接すると、所定の衝撃力が微小ピンセット５０を介して検出されるので、これをキーとして、制御部９０は微小ピンセット５０を予め定めた方向（例えば、図１６、図１７の方向Ｆ１やＦ２）へ移動させる。これにより、試料片２０の１つの面が固定面６２ｓと平行に向くので、制御部９０は固定部へのデポジションを行う制御をし、試料片２０を固定面６２ｓに固定する。その後、制御部９０は、微小ピンセット５０を開くとともに、移動する制御を行い、作業を終了する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係る集束イオンビーム装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】試料台近傍の集束イオンビーム装置内の構造を示す拡大図である。
【図３】試料ホルダの構成の一例を示す図である。
【図４】試料ホルダを試料台に対して傾けて取り付けた例を示す図である。
【図５】微小ピンセットにより試料片を挟持する挟持工程と、試料片を挟持した微小ピンセットを所定の角度で回転させる回転工程とを示す図である。
【図６】図４のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】試料ホルダを試料台に対して傾けて取り付けた別の例を示す図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図９】微小ピンセットにより試料片を挟持する挟持工程と、試料片を挟持した微小ピンセットを所定の角度で回転させる回転工程とを示す別の図である。
【図１０】試料ホルダを試料台に対して傾けて取り付けたさらに別の例を示す図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。
【図１２】試料片の固定面への固定状態を示す図である。
【図１３】試料ホルダを試料台に対して傾けて取り付けたさらに別の例を示す図である。
【図１４】図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う断面図である。
【図１５】試料片の固定面への固定状態を示す別の図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態の試料の加工方法を示す工程図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態の試料の加工方法を示す別の工程図である。
【符号の説明】
【００４４】
２０                                      試料（試料片）
２０ｃ                                    試料の１つの面
５０                                      微小ピンセット
５３                                      開閉機構
５４                                      回転機構
５５                                      移動機構
６１                                      試料台
６２〜６５                                試料ホルダ
６２ｓ〜６５ｓ                            固定面
９０                                      制御部
１００                                    集束イオンビーム装置
１２０                                      集束イオンビーム照射機構
Ｌ                                        微小ピンセットの軸方向
θ                                        軸方向が試料台の表面となす角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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